保护性涂层的应用在基材与其工作环境之间形成了有效的屏障，这对于延长使用寿命和在苛刻条件下的可靠性能至关重要[1]。自2017年引入极端高速激光熔覆（EHLA）[2]以来，它已成为一种经济上具有吸引力且技术先进的解决方案，用于防止基材过早劣化[3]。EHLA以其强大的冶金结合力和极高的沉积速率（通常达到50–500 m/min [2], [4]）而著称，促进了硬质耐磨涂层[5], [6]、耐腐蚀系统[7], [8]、抗氢脆表面[9]以及各种其他高性能功能层的快速发展[10], [11]。为了充分发挥EHLA的潜力，必须根据目标使用环境精心选择涂层材料，并对加工参数进行严格优化。由于不锈钢具有优异的成本效益比，它们已广泛应用于表面保护领域[12], [13]。其中，17–4pH马氏体不锈钢因其出色的强度和抗菌特性而受到特别关注，适用于航空航天、医疗和化工行业[13]。此外，17–4pH不锈钢已被证明适用于低合金钢[14]和304不锈钢基材[15]的EHLA熔覆，展示了其在先进表面工程中的多功能性。
大量研究关注了熔覆后试样的微观特征[16]、奥氏体化及回火策略，以及这些因素与机械性能之间的相关性[11], [12], [13], [14], [17], [18], [19], [20], [21], [22]。还有研究探索了Cu和NbC沉淀物的纳米级强化机制[12], [13], [18], [19]，以及旨在提高相稳定性和机械性能的成分修饰[20], [21], [22], [23], [24]。Vunnam等人[21]表明，粉末化学组成的微小变化会导致选择性激光熔化（SLM）过程中相组成的显著差异。Murr等人[23]和Moyle等人[24]还指出，加工过程中使用的保护气体（Ar与N?）对17–4pH材料的熔覆后状态有直接影响。总体而言，不同研究结果的出现可归因于两个主要因素：(i) 合金化学成分对平衡相和亚稳相稳定性的直接影响；(ii) 累积相变过程对特定热历史的强烈依赖性，包括冷却速率和循环再加热。另一部分研究通过分析熔池截面量化了稀释现象，并探讨了其与激光加工参数的关系[25], [26], [27], [28]。对于熔覆材料熔点低于或接近基材熔点的情况，也有研究报道了明显的稀释效应[28], [29]。稀释率主要受熔池几何形状的影响，但缺乏详细的化学组成验证。Li等人[30], [31]通过提供纵向硬度数据揭示了机械性能的梯度变化。然而，激光参数和粉末焦点距离（PFD）对结合区稀释的定量影响，以及涂层内部发生的稀释现象仍需进一步研究。
如上述研究所述，为了获得完全马氏体微观结构并进一步提升强度[32], [33]，增材制造的17–4pH材料需要进行奥氏体化处理及后续时效。目前，直接优化熔覆后状态并将其作为最终产品状态的策略尚未受到同等重视。此外，在包含两种或多种成分的材料组合（如涂层-基材系统）中，后热处理不可避免地会影响基材的机械性能[34]，这限制了那些要求基材保持原始性能的应用。
本研究通过选择合适的加工参数，成功制备出了几乎完全马氏体的17–4pH熔覆层，该涂层具有良好的结合性和无缺陷特性。系统分析了激光功率和PFD对稀释行为的影响，并通过结合过程模拟和CALPHAD基动力学计算结果与实验观察结果进行了验证。
